毕业设计竞赛抢答器
工作原理：报警电路由两个555定时器构成。由图中可以看到,接上电源后,当信号输入为高电平时,第一个555连接成的单稳态触发器的输出为低电平,处于稳定状态,这时,右边的多谐振荡器的复位输入为低电平,所以其输出也为低电平.扬声器不发音.当信号输入为低电平时,单稳态触发器被触发,处于暂稳态,此时其输出为高电平,输入到多谐振荡器的复位端,多谐振荡工作,输出为频率为1.2KHz的脉冲波形.这样扬声器就会以1.2KHz的频率发出间歇式声响。要求持续2~3秒，可调节电阻和电容实现。假设t=3s，电阻分别为20k、273k、0.61k、2.4k，电容分别为100pf、100pf、0.22uf、0.01uf。
3.4 定时电路
工作原理：定时电路由两片74LS160构成，其本身为十进制同步计数器，真值表如下所示：
表3.4
CLK X ↑
MR X 1
PE 1 0
S1 X X
S2 Q
X 全0 预置X
数
↑ X X
0 0 0
0 0 0
1 0 X
1 计数 X 保持 0 保持
当有效脉冲边沿过来时，有两片74LS160构成的31进制加计数器，当片1输出为0001，片二输出为1100，即转换为十进制时是30，此时片1Q0输出和片二Q0、Q1输出经过三输入与非门后为“0”，使片1的CET、CEP输入为0，片1停止工作，所以数码管显示30。
3.5 秒脉冲发生电路
工作原理：由555定时器构成的多谐振荡器经过调整电阻电容能改变秒冲周期。当R1=15K，R2=68K，C1=10uF时，T=1s。
第4章 软件仿真
4.1 仿真电路图
1抢答器电路
4.1.2显示电路
图4.1.2显示电路
4.1.3报警电路
图4.1.3报警电路
4.1.4定时电路
图4.4 定时电路
4.2 仿真过程
在测试好整个电路后，先将开关拨到“清零”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间：再将开关置“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。若是主持人开关并未置“开始”，此时进行抢答，此次在规定时间内进行抢答，看指示灯的的亮暗情况及警铃是否响。按后再将开关拨到”清零“状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器设定时间，再将开关值”开始“状态，之后，先不抢答，等已过了定时器设定的时间后，在进行抢答，观察指示灯的的亮暗情况及警铃是否响。然后再将开关拨到“清零”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间：先不将开关值“开始“状态，进行抢答，观察指示灯的的亮暗情况及警铃是否响。选手
在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断，编号锁存，编号显示，扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止，禁止二次抢答，定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态。
4.3 仿真结果
仿真过程中，没有错误，所有的可能都进行了仿真，都出现了对应的正确的结果。
第5章 安装调试
5.1 安装调试过程
1．在调试抢答器主电路时，主电路对于抢答按键的输入不能锁存且一上电74ls148的EI端就跳变为高电平锁存芯片，致使74ls48译码输出给数码管为0。 2．调试过程中发现倒计时到0的时候不能停止。
3．在测试报警电路的时候，发现蜂鸣器不工作，报警功能失效。
4．调试计分电路时，发现按键有抖动现象，致使计分时按一次键分值变化好几次。
5.2 故障分析
1．在调试抢答器主电路时，发现主电路对于抢答按键的输入不能锁存且一上电74ls148的EI端就跳变为高电平锁存芯片，致使74ls48译码输出给数码管为0。
解决方法：反复的调试分析其电路原理，并用示波器测试输入的电源，发现纹波非常之大，之后在电源输出端并接一个220uf的电解电容和一个0.1uf的瓷片电容，再用示波器测试发现纹波减少很多；然后再在74ls148的使能端EI并接一个0.1uf的瓷片电容，很好的消除了开关电源带来的纹波干扰，使抢答电路正常的工作。
2．调试过程中发现倒计时到0的时候不能停止。
解决方法; 高位192显示0的时候，BO2端输出低电平，因此可以利用这信号与门锁住低位192的秒脉冲输入信号。
3．在测试报警电路的时候，发现蜂鸣器不工作，报警功能失效。
解决方法：在通过对单稳触发器74ls121的测试后发现其能正常工作，555在121触发后3脚会有一个高脉冲输出，说明555也能正常工作，在检查后级推动蜂鸣器工作电路时发现两个8050管脚装反，原因是protel99里的封装与8050的封装不同。解决这个问题后可以报警，但是声音很小，于是去掉了100uf的耦合电容，问题解决。
4．调试计分电路时，发现按键有抖动现象，致使计分时按一次键分值变化好几次。
解决方法：在按键输出口并接一个电容，去除抖动，但是效果不佳，但是相对没有加之前情况要好很多，对于纯数字逻辑芯片，可以使用锁存器对按键进行消抖，效果要比电容好得多。
5.3实验结果及分析
接通电源，开关打到预置端，倒计时数码管显示30。主持人拨动开关后，倒计时电路开始从30秒倒数，8路触点开关处于待命状态。
若有选手按下所在开关（抢答），抢答电路显示选手所在编码（0～7），倒计时电路
图 5-1 倒计时状态
停止计时。同时其他选手所在的开关被锁定，抢答无效。
如果30秒倒计时结束后仍无人抢答，LED灯熄灭，倒计时电路锁定为00，抢答不再有效。 这时只需主持人重新将开关打到预置段，整个电路全部回到初态。准备进行下一轮抢答。
图 5-2 抢答显示
图 5-5 计时锁定
收获与体会
这次课程设计的电路是比较复杂的。虽然以前在模电、Protel课程设计中接触过一些电子电路，但在初期还是感到无从下手.设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。
设计单元电路阶段，这个阶段可以说是考察数电书本知识的阶段。所有的设计方法还有步骤在数电书上都有，而且还有例题。这个阶段遇到的主要问题就是以前的知识忘记不少，所以做设计的时候要常随手翻阅课本，等于是做了几道数电作业题。这个阶段的难度也不是很大，一般翻课本就可以找到答案并解决问题。
实验阶段可以说是这次设计中最重要的部分，因为以前的只是理论而不是真正的实体。所以说它是最重要的。实验阶段我们遇到的问题有：对软件不熟悉；对实验过程中信号的测量知识学习很少；因为各个模块是分开做而后又组装到一起的，所以兼容性不是很好（也就是不能融合为一个整体，部分工作能行但是接到一起就会出现问题）;针对以上几个问题我们作出了以下的“对策”:软件不熟悉，就借来参考书，一步一步的对着学，而且老师给的资料上也有软件的使用说明，所以随着接触的增加软件也就越来越熟悉，这方面的问题不是太难因为一边理论一边学习正好是学习的好方法，而且也学的特别快。
总之，通过这次练习我有了很多收获。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增强了动手能力。在改进电路的过程中，同学们共同探讨，最后的电路已经比初期设计有了很大提高，这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。最后感谢老师在百忙的工作中为我修改论文，指出错误，希望老师在以后的日子里一帆风顺工作顺利。.
参考文献
《电路与电子学》（第3版）王文辉主编电子工业出版社 2005 《逻辑与数字系统设计》李晶皎主编 清华大学出版社 2008 《数字电子技术基础》 范文兵 清华大学出版社 2007
《数字电路逻辑设计（第三版）》 王毓银 高等教育出版社 2005 《数字电路实验基础》 崔葛瑾 同济大学出版社 2005
《数字电路实验与课程设计》 吕思忠、施齐云 哈尔滨工程大学出版社 2001 《电子线路 设计 实验 测试（第三版）》 谢自美 华中科技大学出版社 2006 《Multsim9在电工电子技术中的应用》 董玉冰 清华大学出版社 2008 《数字电路及制作实例》 陈振官 国防工业出版社 2006
附录
1.总电路图
图 附1-1 电路原理图
2.元件引脚图
图 附2-2 74LS00引脚图
图 附2-1 74LS00引脚图与功能表
图 附2-3 74LS148引脚图
图 附2-4 74LS192引脚图
图 附2-6 共阴数码管引脚图
图 附2-5 74LS48引脚图
图 附2-7 555定时器引脚图
图 附2-8 74LS279引脚图
3.使用仪器设备清单
元器件名称 数量 开关 9个 74LS148 1个 74LS48 6个 74LS192 2个 74LS160 2个 74LS126 1CD4023BCM 1DM7402N 1555定时器 3扬声器 1 电容 20七段数码显示器 6灯泡 7 5V共阴数码管 34输入与非门74LS20 110kΩ电阻 91kΩ电 450kΩ电阻 115kΩ电阻 1100Ω电阻 1发光二极管 210μF电解电容 10.01μF瓷片电容 1导线 若干
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